物理化学第十二章胶体化学课件演示文稿

8
电弧法主要用于制备金、银、铂等 金属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚 两个过程。
将金属做成两个电极浸在水中，盛 水的盘子放在冷浴中。在水中加入少量 NaOH 作为稳定剂。
制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调节电极间的距离， 使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，接着金属蒸气立 即被水冷却而凝聚为胶粒。
2. 凝结法
（1）物理凝聚法
①蒸气凝聚法 ②过饱和法
将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态
蒸 气 凝 聚 法
1—被抽空容器 2、4—盛有溶剂的和
需要分散的物质容器
3—盛溶胶是容器 5—液态空气冷凝器
示
意
图
10
（2）化学凝聚法
利用生成不溶性物质的化学反应，通过控制析晶过程得 到溶胶的方法
Fe (OH)3溶胶：
扩散慢、不能透过半透膜， c > cmc
粗
分
乳状液
散
泡沫
悬浮液
d >1000nm
粗颗粒
多相，热力学不稳定系统，扩 散慢、不能透过半透膜或滤纸， 形成悬浮液或乳状液
浑浊泥水，牛奶， 豆浆等
6
也可依据分散相和分散介质聚集状态的不同分类：
分散介质 气 液
固
分散相
液 固
气 液 固
气 液 固
名称 气溶胶
泡沫 乳状液 液溶胶或悬浮液
胶体粒子
多相，热力学不稳定系统，扩 散慢、不能透过半透膜，成胶 体
金溶胶，氢氧化铁 溶胶
体
分 散 系
高分子溶液
1 < d <1000nm
高（大）分 子
均相，热力学稳定系统，扩散 慢、不能透过半透膜，成真溶 液
聚乙烯醇水溶液
统
缔合胶体 1 < d <1000nm
胶束
均相，热力学稳定系统，胶束 表面活性剂水溶液
FeCl3 + 3H2O
Fe (OH)3 + 3HCl
过量的FeCl3为稳定剂，胶粒带正电荷
As2S3溶胶：
As2O3 + 3H2O
2H3AsO3
2H3AsO3 + 3H2S
As2S3 + 6H2O
HS－为稳定剂，胶粒带负电荷
3.溶胶的净化-渗析法
11
溶胶的净化
在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如 制备 Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。
物理化学第十二章胶体化学课件 演示文稿
1
Байду номын сангаас
物理化学第十二章胶体化学课件
胶体化学是物理化学的一个重要分支。它所研究的领 域是化学、物理学、材料科学、生物化学等诸多学科的 交叉与重叠，它已成为这些学科的重要基础理论。
胶体化学的理论和技术现在已广泛应用于化工、石油 开采、催化、涂料、造纸、农药、纺织、食品、化妆品、 染料、医药和环境保护等工业部门和技术领域。
3
胶体化学主要研究对象是多相分散系统
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中所构 成的系统 分 散 相：被分散的物质
分散介质：另一种连续分布的物质
4
根据分散相粒子的大小，分散系统可分为：
真溶液 d < 1nm 胶体分散系统 1 < d <1000nm
溶胶 高分子溶液 缔合胶体
粗分散系统 d >1000nm
17
丁达尔效应是由于胶体粒子发生光散射而引起的 光散射：分子吸收一定波长的光，形成电偶极子，由其振荡 向各个方向发射振动频率与入射光频率相同的光。
系统完全均匀：所有散射光相互抵消， 看不到散射光；
系统不均匀：散射光不会被相互抵消， 可看到散射光。
溶胶的丁铎尔效应是其高度分散性和多相不均匀性的反映
18
I
9 2V 2C n 2 2 4l 2 n 2
n02 2n02
1
cos2
I0
I ：散射光强 ；
I0 : 入射光强；
V ：单个粒子的体积； C ：单位体积中的粒子数；
：入射光波长
l : 观测距离；
n : 分散相的折射率； n0：分散介质的折射率； ：散射角(观测方向与入射光之间的夹角)；
20
I
9 2V 2C n 2 2 4l 2 n 2
少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质 存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。
净化的方法主要有渗析法和超过滤法。
(1) 渗析法 简单渗析
将需要净化的溶胶放在 羊皮纸或动物膀胱等半透 膜制成的容器内，膜外放 纯溶剂。
利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透， 经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶。
丁铎尔效应可用来区分
溶胶 小分子真溶液
但粒子的直径不是越大越容易产生丁铎尔效应： 当粒子粒径 > 波长时，发生光的反射； 当粒子粒径 < 波长时，发生光的散射
可见光的波长：400 ~ 760 nm 溶胶粒子直径：1 ~ 1000 nm
溶胶可发生光散射
19
2. Rayleigh 公式
1871年Rayleigh对非导电的、球形粒子的稀溶胶系统， 导出了单位体积溶胶的散射强度：
如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析 速度。
(1) 渗析法 电渗析 为了加快渗析速度，
在装有溶胶的半透膜两 侧外加一个电场，使多 余的电解质离子向相应 的电极作定向移动。
溶剂不断自动更换， 可以提高净化速度。
溶胶的净化
(2) 超过滤法
用半透膜作过滤膜，利 用吸滤或加压的方法使胶粒 与含有杂质的介质在压差作 用下迅速分离。
将半透膜上的胶粒迅速 用含有稳定剂的介质再次分 散。
溶胶的净化
电超过滤
有时为了加快过 滤速度，在半透膜两 边安放电极，施以一 定电压，使电渗析和 超过滤合并使用，这 样可以降低超过滤压 力。
§12-2 溶胶的光学性质 1、丁铎尔效应
在暗室里，将一束聚集的光投射到溶胶上，在与入射光垂 直的方向上，可观察到一个发亮的光锥 ——1869年Tyndall发现
n02 2n02
固溶胶
实例
云，雾，喷雾 烟，粉尘
肥皂泡沫 牛奶，含水原油 金溶胶，油墨，泥浆
泡沫塑料 珍珠，蛋白石 有色玻璃，某些合金
7
§12-1 溶胶的制备
分散法 粗分散系统 大变小
胶体系统
聚集法 小变大
d >1000nm
1 < d <1000nm
分子分散系统
d < 1nm
1．分散法：
（1）胶体磨 （2）气流粉碎机（又称喷射磨） （3）电弧法—用于制备贵金属的水溶胶
悬浮液 乳状液 泡沫
粉尘
各类分散系统性质、实例见下表：
5
分散系统分类（按分散相粒子大小）
类型
分散相粒子直径 分散相
性质
实例
真
溶
分子溶液
液
离子溶液等
d < 1nm
小分子 离子 原子
均相，热力学稳定系统，扩散 快、能透过半透膜，形成真溶 液
氯化钠或蔗糖的水 溶液。混合气体等
胶
溶胶
1 < d <1000nm